2019最新高考物理大二轮复习 电路与电磁感应 提升训练14 电磁感

提升训练14 电磁感应的电路和图象问题

1.(2017浙江宁波选考模拟)如图所示为倾角为α=30°的固定粗糙斜面,斜面上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有大小为B的匀强磁场,方向垂直斜面向下,一质量为m,电阻为R,边长为L的正方形单匝纯电阻金属线圈,在沿斜面向上的恒力作用下,以速度大小v沿斜面向上匀速进入磁场,线圈ab边刚进入磁场和cd边刚要离开磁场时,ab边两端的电压相等。已知磁场的宽度d大于线圈的边长L,线圈与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度g取10 m/s2。求:

(1)线圈有一半面积进入磁场时通过ab边的电荷量q;

(2)恒力F的大小;

(3)线圈通过磁场的过程中,ab边产生的热量Q。

2.如图甲所示,两根电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ固定于水平面内,导轨间距d=0.40 m,一端与阻值R=0.15 Ω的电阻相连。导轨间x≥0一侧存在一个方向与导轨平面垂直的磁场,磁感应强度沿x方向均匀减小,可表示为B=0.50(4-x)(T)。一根质量m=0.80 kg、电阻r=0.05 Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直。棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=0.50 m/s沿导轨向右运动。已知运动过程中棒始终与导轨垂直,电阻上消耗的功率不变。

(1)求金属棒在x=0处时回路中的电流;

(2)求金属棒在x=2.0 m处速度的大小;

(3)金属棒从x=0处运动到x=2.0 m处的过程中:①在图乙中画出金属棒所受安培力F安随x变化的关系图线;②求外力所做的功。

1

3.一辆塑料玩具小汽车,底部安装了一个10匝的导电线圈,线圈和小车总质量m=0.5 kg,线圈宽度l1=0.1 m,长度与车身长度相同l2=0.25 m,总电阻R=1.0 Ω;某次试验中,小车在F=2.0 N的水平向右恒定驱动力作用下由静止开始在水平路面上运动,当小车前端进入右边的匀强磁场区域ABCD时,恰好达到匀速直线运动状态,磁场方向竖直向下,磁感应强度B随时间t的变化情况如B-t图象所示,以小车进入磁场的时候作为计时的起点;磁场长度d=1.0 m,磁场宽度AB大于小车宽度,整个过程中小车所受阻力为其总重力的。求:

(1)小车前端碰到磁场边界AB时线圈中的电流大小及小车的速度;

(2)从静止开始到小车前端碰到磁场边界CD的整个过程中,通过线圈中的电荷量;

(3)从静止开始到小车前端碰到磁场边界CD的整个过程中,线圈中产生的焦耳热。

4.如图甲所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为d,处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直放在P、Q导轨上,导体棒ef与P、Q导轨间的动摩擦因数为μ。质量为M的正方形金属框abcd的边长为L,每边电阻均为r,用细线悬挂在竖直平面内,ab边水平,金属框a、b两点通过细导线与导轨相连,金属框的上半部分处在磁感应强度大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中,下半部分处在大小也为B、方向垂直框面向外的匀强磁场中,不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力。现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动,从导体棒开始运动时计时,悬挂金属框的细线的拉力FT随时间t的变化如图乙所示,求:

(1)t0时刻以后通过ab边的电流;

(2)t0时刻以后电动机牵引力的功率P;

2

(3)求0到t0时刻导体棒ef受到的平均合外力。

5.(2017浙江温州中学高二期末)如图,ab和cd为质量m=0.1 kg、长度L=0.5 m、电阻R=0.3 Ω的两相同金属棒,ab放在半径分别为r1=0.5 m和r2=1 m的水平同心圆环导轨上,导轨处在磁感应强度为B=0.2 T竖直向上的匀强磁场中;cd跨放在间距也为L=0.5 m、倾角为θ=30°的光滑平行导轨上,导轨处于磁感应强度也为B=0.2 T方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。四条导轨由导线连接并与两导体棒组成闭合电路,除导体棒电阻外其余电阻均不计。ab在外力作用下沿圆环导轨匀速转动,使cd在倾斜导轨上保持静止。ab与两圆环导轨间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度g取10 2

m/s。求:

(1)从上向下看ab应沿顺时针还是逆时针方向转动?

(2)ab转动的角速度大小;

(3)作用在ab上的外力的功率。

6.如图,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P 点和N、Q点间各连接一个阻值恒为R的灯泡,在两导轨间efhg矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B0,且磁场区域可以移动。一电阻也为R、长度也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯L1足够远。现让匀强磁场在导轨间以恒定速度v0向左移动,当棒ab刚处于磁场时两灯恰好正常工作,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。

(1)求灯泡的额定功率;

(2)求在磁场区域经过棒ab的过程中棒ab产生的热量Q;

3

(3)若取走导体棒ab,保持磁场不移动(仍在efhg矩形区域),而是均匀改变磁感应强度,为保证额定电压为U的灯L1和L2都不会烧坏且有电流通过,试求磁感应强度减小到零的最短时间tmin。

7.磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用,如图a所示是在平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。如图b所示,通道是尺寸为a×b×c的长方体,工作时,在通道内沿z轴正方向加磁感应强度为B的匀强磁场。海水沿y轴方向流过通道,已知海水的电阻率ρ。

(1)若推进船静止不动,在P、Q间连接一电阻不计的导线,海水以v0速度沿着y轴运动,试求此时通过连接导线的电流。

(2)假若海水开始静止,在P、Q面间加可以自动调节的电压,可使流过通道内海水的电流保持恒定值I。回答以下问题:①要使磁流体推进船沿着负y轴方向运动,图b中P、Q哪点电势高?②若船保持静止,通道内海水以v0速度匀速运动,求推进器对海水推力的功率;③若船以vs的速度匀速前进,在通道内海水的速率增加到vd。试求磁流体推进器消耗的功率。

8.(2018年3月台州高三质量评估)如图1所示,平行光滑金属轨道ABC和A'B'C'置于水平面上,两轨道间距d=0.8 m,CC'之间连接一定值电阻R=0.2 Ω。倾角θ=30°的倾斜轨道与水平轨道顺滑连接,BB'P'P为宽x1=0.25 m的矩形区域,区域内存在磁感应强度B1=1.0 T、竖直向上的匀强磁场。质量m=0.2 kg、电阻r=0.2 Ω的导体棒在与BB'的距离L0=1.6 m处静止释放,当经过PP'时,右侧宽度x2=0.2 m的矩形区域MM'C'C内开始加上如图2所示的磁场B2,已知PM=P'M'=1.0 m。求:

(1)刚进入匀强磁场时,导体棒两端的电压;

(2)导体棒离开匀强磁场时的速度大小;

4

(3)整个运动过程中,导体棒产生的焦耳热。

9.(2018年3月绍兴高三质量评估)某校航模兴趣小组设计了一个飞行器减速系统,由摩擦阻力、电

-22

磁阻尼、空气阻力系统组成。装置如图所示,匝数N=100、面积S=4.0×10 m、电阻r=0.1 Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的磁场B1,其变化率k=1.0 T/s。线圈通过电子开关S连接两根相互平行、间距L=0.5 m的水平金属导轨,右端连接R=0.2 Ω 的电阻,其余轨道电阻不计。在导轨间的区域1中存在水平向右、长度为d=8 m的匀强磁场,磁感应强度为B2,大小在0≤B2≤2 T范围内可调;在区域2中存在长度足够长、大小为0.4 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场B3。飞行器可在轨道间运动,其下方固定有一根长为L=0.5 m、电阻也为R=0.2 Ω的导体棒AB,与轨道良好接触,飞行器(含导体棒)总质量m=0.5 …… 此处隐藏：2527字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……